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1、如何用RT-Thread开发一款工业低功耗rtu如何从零开发一款嵌入式产品Building the Foundation for IoTBuilding the Foundation for IoT大概的框架的如下:1)产品需求文档:描述产品的特性2)功能需求文档:描述产品必须具备的功能3)工程说明文档:描述系统实现的方法和满足需求的手段4)硬件说明文档:对有关硬件进行描述5)软件或固件说明文档:描述特定处理器下设计微程序以及固件的方法6)测试说明文档:描述必须测试的项目和验证系统正常运行的方法项目背景Building the Foundation for IoTBuilding the Fo
2、undation for IoT 工业远程终端单元(RTU)行业可行性研究是一项重要的工作,它涉及到多个方面的考量,以确保投资决策的科学性和合理性。以下是进行RTU行业可行性研究时需要考虑的几个关键点:1.1.市场需求分析市场需求分析:研究RTU产品的市场需求,包括潜在客户、市场容量、增长趋势等。2.2.技术可行性技术可行性:评估现有技术是否能够满足项目需求,以及是否需要开发新技术。3.3.经济可行性经济可行性:进行成本效益分析,包括初始投资、运营成本、预期收益等,以确定项目的盈利性。4.4.风险评估风险评估:识别项目可能面临的风险,并制定相应的风险管理计划。5.5.创新和竞争优势创新和竞争优
3、势:分析项目是否具有创新性,以及如何在市场中获得竞争优势。6.6.项目实施计划项目实施计划:制定详细的项目实施计划,包括时间表、里程碑、资源分配等。7.7.环境和可持续性环境和可持续性:评估项目对环境的影响,并考虑可持续发展的策略。最主要解决现在用户使用场景(智慧水务)的一些问题,符合水利行业规约、环保行业规约,集遥测终端机功能与无线通信传输功能于一体,实现水文/水资源/环保数据的采集、存储、显示、控制、报警及传输等综合功能。概述概述Building the Foundation for IoTBuilding the Foundation for IoT 本产品是一款高性能集成化的RTU 产
4、品,可实现对工业现场信号的采集和设备的控制。该产品采用了先进的32 位处理器,功能强大、操作方便、集成度高,主要适用于远程控制。远程终端单元(Remote Terminal Unit,RTU),一种针对通信距离较长和工业现场环境恶劣而设计的具有模块化结构的、特殊的计算机测控单元.产品特点产品特点:1.采用32 位、400M 处理器;一体设计,集成度高;2.通信接口支持Modbus RTU/HTTP 等通信协议,具有RS232、RS485 通信接口;3.工作温度-40+70,工作湿度595%RH,适应各种恶劣环境;4.遵循工业设计标准,采用导轨式安装结构,便于现场施工及维护。适用场景适用场景Bu
5、ilding the Foundation for IoT1 1、智能制造:如机器人、数控机床、智能制造:如机器人、数控机床、3D3D打印机等,实现设备的远程监控、故障诊断和生产数据分析,提高打印机等,实现设备的远程监控、故障诊断和生产数据分析,提高生产效率和产品质量。生产效率和产品质量。2 2、智能楼宇:楼宇自动化系统相结合,实时监控楼宇内的照明、空调、安防等设备,提高楼宇的能源管理、智能楼宇:楼宇自动化系统相结合,实时监控楼宇内的照明、空调、安防等设备,提高楼宇的能源管理和安全保障。和安全保障。3 3、智能交通:交通控制系统相结合,实时监控道路、桥梁、隧道等基础设施的运行状况,提高交通效率
6、和、智能交通:交通控制系统相结合,实时监控道路、桥梁、隧道等基础设施的运行状况,提高交通效率和安全性。安全性。4 4、农业自动化:农业设备相结合,如灌溉系统、温室控制系统等,实现农业生产的自动化和智能化,提高、农业自动化:农业设备相结合,如灌溉系统、温室控制系统等,实现农业生产的自动化和智能化,提高农业生产效率和农产品质量。农业生产效率和农产品质量。5 5、水利监测:水利监测设备相结合,如雨量传感器、水位传感器等,实时监测水资源的状况,为水利工程、水利监测:水利监测设备相结合,如雨量传感器、水位传感器等,实时监测水资源的状况,为水利工程的建设和管理提供数据支持。的建设和管理提供数据支持。6 6
7、、智慧采油:可以和控制柜结合如载荷传感器、角位移传感器等,实时监测油井采油全过程,为智慧油田、智慧采油:可以和控制柜结合如载荷传感器、角位移传感器等,实时监测油井采油全过程,为智慧油田的建设和管理提供数据支持。的建设和管理提供数据支持。功能需求功能需求Building the Foundation for IoT操作系统存储系统网络模块调试控制台日志组件测试框架协议栈(Modbus、MQTT等)远程升级非功能需求操作简单,使用方便。稳定,安全。产品接口Building the Foundation for IoT序号名称描述备注1主芯片32位ARM-Cortek-M7处理器600MHz时钟频率
8、,集成看门狗定时器2运行与存储16M sdram+128M norflash,实现本地智能应用、边缘计算和本次数据存储分析和展示3IO8路16位分辨率AI,16路DI+8路DO(继电器)光电隔离4串口3路RS485+1路RS232光电隔离5CAN1路,可扩展最多8个IO模块6无线通讯可选ZigBee、4G、WIFI、CAT1可选配7本地无线蓝牙或者WIFI 1路 搭配调试APP使用8语音功放可选配语言功放模块可选配8本地显示1.3寸OLED显示屏可选配9供电9-36V宽幅供电10网口1路100M自适应100M11协议支持标准modbus RTU,MQTT协议,modbus TCP嵌入式软件总体
9、设计嵌入式软件总体设计Building the Foundation for IoT平台总体设计采用分层架构,下层为上层提供平台总体设计采用分层架构,下层为上层提供APIAPI接口接口。硬件层硬件层:ARM-Cortex-M4处理器STM32F429。内核层内核层:主要为RT-Thread内核、系統移值、外设驱动,外设资源配置文件。基础组件层基础组件层:在操作系统之上,提供如设备框架、网络框架、虚拟文件系统、日志模块等基础组件 应用模块层应用模块层:主要提供业务应用模块及第三方软件包。应用逻辑层应用逻辑层:实现业务逻辑的对外展现,可以根据需求提供不同的业务逻辑。基础硬件驱动基础硬件驱动Buil
10、ding the Foundation for IoT模块设计遵循面向对象的设计思想,便于模块的复用及拓展,遵循面向对象的设计原则。模块设计遵循面向对象的设计思想,便于模块的复用及拓展,遵循面向对象的设计原则。1.1.外设接口驱动外设接口驱动 常见的驱动外设包含USART、I2C、SPI、GPIO等,外设接口驱动使用RT-Thread提供的外设驱动框架。2 2 外设芯片驱动外设芯片驱动 外设芯片独立在MCU片外。常用的外设芯片包含存储器、FLASH存储器、RTC芯片、ad驱动芯片等。3.3.文件系统文件系统4.FLASH4.FLASH抽象层抽象层5.5.日志组件日志组件6.Modbus6.Mo
11、dbus协议栈协议栈7.MQTT7.MQTT协议栈协议栈Building the Foundation for IoT嵌入式操作系统与架构嵌入式操作系统与架构RT-Thread 系统完全开源,4.1.0 及以前的版本遵循 GPL V2+开源许可协议。可以免费在商业产品中使用,并且不需要公开私有代码。包括如文件系统、图形库等较为完整的中间件组件,具备低功耗、安全、通信协议支持云端连接能力的软件平台,RT-Thread 就是一个 IoT OS。www.rt-thread.org你可以找到你想要的全部文档资料。在 RT-Thread 嵌入式开源社区,交流问题,提升技能让开发产品不再从0开始,选择一款
12、合适的芯片加上rt-thread让软件开发变得轻松Building the Foundation for IoT嵌入式嵌入式RTU软件架构软件架构l 开发不再从0开始l 工具,让开发变得简单 丰富的软件包l 软件移植变得简单l 产品更新迭代加速 软件架构清晰RTU系统功能模块化系统功能模块化Building the Foundation for IoTRTU主要功能模块主要功能模块Building the Foundation for IoT1.数据采集2.数据存储3.数据上传,协议转换4.图片上传,仅支持sl651协议5.设备管理,设备配置6.设备调试7、远程监控,报警通知数据采集数据采集1
13、.RS485 RS232 数字接口 Modbus协议采集,Modbus万能解析器支持一路RS485通道挂接多个modbus协议传感器支持多个传感器波特率不一样 PC软件配置读取寄存器和编解码规则2.4-20mAPC软件配置4ma和20ma对应的值和4-20mA通道对应的要素3.SDI-12 支持一根总线上挂接多个SDI-12设备,以设备地址区分 PC软件配置SDI-12设备地址、对应要素等参数4.开关量输入5.lora自定义数据采集和解析数据上传数据上传1.上传方式 网络 标准协议/自定义协议(定制需求)2.上传通道 通道1-4:客户通道 通道5:预留通道 通道6:维护通道(常开)3.上传协议
14、 Sl651 Mqtt tcp设备配置设备配置1.rtu-tool工具qt开发的上位机工具。Rtu的上位机配置工具。2.蓝牙配置手机蓝牙配置app。字符串命令,JSON配置文件。3.配置协议系统参数的配置。系统文件的配置。设备调试设备调试基于命令行的调试工具基于命令行的调试工具常用的调试命令配置文件配置文件系统配置文件 sysconfig.json传感器采集配置 sensor.json控制台命令控制台命令 常用的调试命令采集配置采集配置主要包括主要包括:序号(自动生成)、变量名称、通讯接口、Modbus 站号、Modbus 功能码、主寄存器起始地址、从寄存器起始地址、寄存器数量、采集间隔(s)
15、。操作操作:编辑编辑、删除删除。操作按钮操作按钮:【默认参数】【默认参数】:点击后,读取前端存储的数据,无需调后台;【读取参数】【读取参数】:点击后,点击后,调取读读的接口,加载数据;【保存参数】【保存参数】:点击后,可以把数据写写入到程序内。1、现场安装只需要联网,可以远程配置自动采集任务。2、只要网络联通以后,不需要客户现场任何配置,所以操作都可以后台运行。快速数据接入云平台或客户平台快速数据接入云平台或客户平台1.1.ModbusTCP ModbusTCP 3.http3.http2.TCP 2.TCP 4.4.MqttMqtt5 5、通过各种标准协议,自定义协议完成与平台的对接。、通过
16、各种标准协议,自定义协议完成与平台的对接。产品部署产品部署-痛点痛点Building the Foundation for IoTBuilding the Foundation for IoTl出现问题难以查找l传统方式现场调试困难l效率低下运维艰难快速运维快速运维Building the Foundation for IoTBuilding the Foundation for IoT总结总结Building the Foundation for IoTBuilding the Foundation for IoT本产品是一款高性能集成化的RTU 产品,可实现对工业现场信号的采集和设备的控制
17、。该产品采用了先进的32 位处理器,功能强大、操作方便、集成度高,主要适用于远程传输控制。RTU 功能主板电源接口936VDC;处理器32 位ARM-CorteX-M7 以上处理器,400MHz 时钟频率以上,独立外部时钟RTOS 操作系统存储运行64Mbit SDRAM+128Mbit SPIFlashAI*8 A/D 分辨率16 位,420mA;DI*16 ON 电平:824VDC,OFF 电平:04VDC;DO*8 供电电压:5VDC,输出类型:继电器;RS232*2 通信协议:Modbus RTU、自定义RS485*3 通信协议:Modbus RTU、自定义Ethernet*1 通信速
18、率:100Mbps,通信协议:Modbus TCP/IP;CAN*1 CAN 总线主从BDS*1 北斗授时(定位)Bluetooth*1支持标准的蓝牙BLE 4.2 协议本地显示(选配)1.3 寸OLED 显示屏,支持128*56 点阵分辨率;语音功放(选配)GB2312、GBK、BIG5 格式的文本,每次文本可达200 字节,最大20W 喇叭;电池管理(选配)3000MAH3.7V 动力电池4G(选配)支持5 模13 频全网通4G 模块;WIFI(选配)支持AP 和客户端模式;ZigBee(选配)支持digi 与HAC ZigBee 透传模块;CAT/1(选配)支持选配物联网CAT/1 全网通模块;关注我们联系方式联系方式THANK YOU